JP2019107611A - 枝豆選別機 - Google Patents

Abstract

【課題】枝豆選別機について、低コストで精度高い選別を行えるようにする。【解決手段】光線透過性のあるコンベヤベルト５が無端軌道で動作する搬送手段と、莢内部の豆の状態を検出する内部検出手段と、莢外面の色彩の状態を検出する外観検出手段と、これら両手段による検出データを基に枝豆の品質レベルを判定する品質判定手段と、この品質判定手段の指令により対象の枝豆を品質レベルに応じて分別する分別手段とを備え、コンベヤベルト５で搬送中の枝豆について豆の状態と外面の色彩の状態を検出して個々に品質レベルを判定し自動的に選別を行う枝豆選別機において、その内部検出手段は、コンベヤベルト５を挟んで上下に対向配設された発光部７と受光部６にファイバーケーブルを介してファイバーアンプが接続されており発光部７から出て枝豆を透過した光を受光部６で受光してその光量を検出する透過型ファイバーセンサである、ことを特徴とするものとした。【選択図】図１

Description

本発明は、枝豆選別機に関し、殊に、莢内部の豆の状態と莢の外面の状態を検知しながら枝豆の品質を判定して選別する枝豆選別機に関する。

莢付き豆である枝豆の出荷においては、莢の中の豆の数・成熟状況等をチェックする内部検査と、莢が変色していないかカビが生えていないか等をチェックする外観検査を行いながら、出荷基準外のＮＧ品を含む所定の品質ランクごとに選別するのが一般的である。そして、この選別作業を人手で行っている生産者においては、その選別能力の限界が出荷量の拡大を妨げる原因のひとつとされている。

これに対し、例えば特開平９−２１６７２９号公報に記載されているように、コンベヤで枝豆等の莢付き豆を搬送しながらＣＣＤカメラで外観を撮影し、画像処理を行って豆の品質を判定しながら自動的に選別を実施する装置も普及している。しかし、ＣＣＤカメラで外観を撮影するだけでは莢内部にある豆の立体形状等を充分にチェックできないことに加え、コンベヤベルト上の選別対象を上方から撮影するだけではその上面側の状態しかチェックできないため、品質の低いＮＧ品をそのまま出荷してしまう可能性がある。

これに対し、特開２０１７−８０６６１号公報には、透明なコンベヤベルトの上下両側にＣＣＤカメラを各々配置し、搬送中の枝豆について上下両側から透過光及び反射光を各々撮影しながら、内部検査と外観検査を行って選別を実施する装置が提案されている。これを用いることで、莢内部の豆の成熟度もある程度チェックできることに加え、莢外面の変色等の状況を上下両側から同時にチェックできるため、従来よりも精度の高い選別を可能としている。

ところが、このようにＣＣＤカメラを複数台備えて画像判定を行う装置は、全体として嵩張りやすいことに加え、ＣＣＤカメラ自体が高価であるとともに画像判定用のソフトウエアを備えた制御手段も高価なものとなるため、この枝豆選別機を小規模の生産者が導入するには、屋内の配置スペースを余分に確保する必要が生じるとともにコスト面の負担も過大となりやすい。

また、ＣＣＤカメラで枝豆の透過光を撮影する場合は、莢の範囲内で影になっている部分に豆が存在していると判断するのが通常であるが、豆と判断されたものの中には、薄く未成熟な豆が含まれることも多いことから、手作業では出荷基準外とされるものが、そのまま出荷されてしまうケースも少なくない。

さらに、枝豆は季節により莢の色の濃さや厚さが変動して透過光の量を変動させやすいものであるが、コンベヤベルトが透明な素材であっても耐久性確保の観点からある程度の厚さを有しているため、それを通過することで元々変動しやすく光量の少ない透過光の状態に影響を与えてしまうことになる。殊に、コンベヤベルトが汚れている場合は透過光を一層減衰させてしまうため、選別精度の顕著な低下を招く原因となりやすい。

特開平９−２１６７２９号公報 特開２０１７−８０６６１号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、枝豆選別機について、低コストで精度高い選別を行えるようにすることを課題とする。

そこで本発明は、上下方向に光線透過性のあるコンベヤベルトが無端軌道で動作する搬送手段と、莢内部の豆の状態を検出する内部検出手段と、莢外面の色彩の状態を検出する外観検出手段と、これら両手段による検出データを基に枝豆の品質レベルを判定する品質判定手段と、この品質判定手段の指令により対象の枝豆を品質レベルに応じて分別する分別手段とを備えており、コンベヤベルトで搬送中の枝豆について前記豆の状態と前記外面の色彩の状態を検出しながら個々に品質レベルを判定して自動的に選別を行う枝豆選別機において、その内部検出手段は、コンベヤベルトを挟んで上下に対向配設された発光部と受光部にファイバーケーブルを介してファイバーアンプが接続されており、発光部から出て枝豆を透過した光を受光部で受光しながらその光量を検出する透過型ファイバーセンサである、ことを特徴とするものとした。

このように、枝豆内部の豆の有無や成熟状況を透過光で検出する手段としてファイバーセンサを採用したことにより、ＣＣＤカメラを用いる場合と比べて大幅な低コスト化と装置のコンパクト化が達成できることに加え、薄く未成熟な豆も確実に検出できるようになるため、より精度の高い選別を実現することができる。

また、この枝豆選別機において、そのコンベヤベルトは、所定の間隔を有して水平方向に並列した一対のコンベヤチェーンの間を渡すように所定太さの線材が搬送方向所定間隔で梯子状に連設されて搬送面を構成している、ことを特徴としたものとすれば、透明ベルトを用いる場合と比べてセンシングに対する影響が顕著に少ないものとなる。

この場合、その線材の間隔は、選別対象の枝豆における莢内の豆のピッチに適合させたものである、ことを特徴としたものとすれば、線材と線材の間に枝豆の膨らんだ部分が収まりながら膨らみと膨らみの間の凹部を線材が支えた状態になりやすいため、枝豆を安定して搬送しやすいとともに豆の部分に線材がかからない状態で透過光を受光しやすくなるため、より精度高い選別が実現可能なものとなる。

さらに、上述したコンベヤベルトに線材を用いる枝豆選別機において、その線材の両端側はコンベヤチェーンの接続部側に対し着脱自在の状態で係止されており、所定の方向に所定レベル以上の力が加わった場合にコンベヤチェーンから脱抜することで所定の搬送トラブル発生時における装置の破損を回避する、ことを特徴としたものとすれば、線材の間に物が挟まったまま搬送するような搬送トラブルが生じた場合でも、装置の破損を回避して短時間でリカバリー可能なものとなる。

さらにまた、上述したコンベヤベルトに線材を用いる枝豆選別機において、前記外観検出手段は、コンベヤベルトを挟んで上下に対向配置された一対の色識別センサであって、搬送されている枝豆の上下両面の色彩を同時に検出することを特徴としたものとすれば、ＣＣＤカメラを用いる外観検出手段と比べて大幅な低コスト化と装置のコンパクト化を達成できることに加え、コンベヤベルトの搬送面が線材であることが、裏面側から検出する際の死角となる部分を最小限に抑えながら搬送面によるセンサ光源の乱反射を防ぐ点において色識別センサの特性上適しているため、一層精度の高い選別を実現可能なものとなる。

加えて、上述した枝豆選別機において、断面Ｖ字の樋状で所定角度上向きとされた供給通路が振動発生手段で振動して枝豆を斜め上向きに搬送しながら上下に重なった枝豆を長手方向に向きを揃えた状態の１列にしてコンベヤベルト上に供給する整列供給手段が、前記搬送手段の上流側に付設されていることを特徴としたものとすれば、枝豆が長手方向に向きを揃えながら確実に１列の状態でコンベヤベルトの上に供給されるため、上述した内部検出手段と外観検出手段の機能が確実に発揮されやすいものとなる。

内部検出手段として透過型ファイバーセンサを用いた本発明によると、薄く未成熟な豆も含めて確実に検知可能となり、低コストでも精度高い選別を行えるようになる。

本発明における実施の形態である枝豆選別機の正面図である。 図１の枝豆選別機における透過光の検出状況を説明するための模式図であって、（Ａ）は完全莢の場合、（Ｂ）は未熟粒を有した莢の場合である。 図１の枝豆選別機におけるコンベヤチェーンの搬送面の状態を示す拡大した部分平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１の枝豆選別機においてセンサの視野範囲で図３の線材により生じる死角の状態を示す模式図である。 図３の状態から搬送面を構成する線材が脱落した状態を示す部分平面図である。 図１の枝豆選別機に付設されて搬送手段に枝豆を整列状態で供給する整列供給機の一例を示す正面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本実施の形態である枝豆選別機１を正面図で示している。この枝豆選別機１は、枝豆を所定の品質別に自動的に選別するための装置であり、モータ３０で回転駆動する一対の歯車３ａ，３ａと一対の歯車３ｂ，３ｂに各々掛け渡された一対のコンベヤチェーン５０，５０で構成されるコンベヤベルト５を備えた枝豆搬送手段であるコンベヤが基台２の上に配設されており、コンベヤベルト５の上方には、枝豆選別用の機能部品を複数配設したボード１０が支持されている。

そのボード１０には、内部検出手段を構成する透過型ファイバーセンサの受光部６、外観検出手段を構成する色識別センサ８、分別手段を構成するアクチュエータ駆動式の排除アーム１１，１１，１１が、コンベヤベルト５による搬送経路の上方位置に配設されている。また、基台２側で前述の受光部６のコンベヤベルト５を挟んだ対向位置には、これと対になる透過型ファイバーセンサの発光部７が配設され、前述の色センサ８のコンベヤベルト５を挟んだ対向位置にも色識別センサ８が配設されている。

即ち、この枝豆選別機１は、枝豆の莢内部の豆の形態的な状態を検出する内部検出手段と、莢外面の色彩の状態を検出する外観検出手段と、その両手段による検出データを基に枝豆の品質レベルを判定する図示しない電子制御ユニットによる品質判定手段と、その品質判定手段の指令により対象の枝豆を品質レベルに応じて分別する分別手段とを備えており、搬送手段で搬送中の枝豆について内部の豆の状態と外観の状態を検出しながら個々に品質レベルを判定して自動的に選別を行うものである。

そして、本発明においては、その内部検出手段として、コンベヤベルト５を挟んで上下に対向配設された発光部７と受光部６にファイバーケーブルを介して図示しないファイバーアンプが接続されており発光部７から出て枝豆１００を透過した光を受光部６で受光してその光量を検出する透過型ファイバーセンサを用いている点を特徴としている。

このように枝豆内部の豆の有無や成熟状況等を透過光で検出する手段として、比較的安価でコンパクトな透過型のファイバーセンサを用いたことにより、高価で嵩張りやすいＣＣＤカメラを用いる場合と比べて、大幅な低コスト化と装置のコンパクト化を達成することができる。また、後述するように、ＣＣＤカメラでは判別が困難であった薄く未成熟な豆も確実に判別できることから、従来よりも精度の高い選別を実現することができる。

次に、図２の模式図を参照しながら、前述した透過型ファイバーセンサによる内部検出の原理について説明する。枝豆１００ａにおける発光部７と受光部６で挟まれた部分のうち、図（Ａ）の左端側は枝豆１００ａの莢の中で正常な豆を有している部分であるが、発光部７から出た光は内部の豆に完全に遮られて受光部６は受光できない状態となり、正常な豆が入っている部分として検知される。

その右側で発光部７と受光部６に挟まれた部分は、豆と豆の間における莢だけの部分であり、発光部７から出た光は莢の皮の部分のみを透過することである程度減衰した状態で受光部６により受光され、豆が入っていない部分として検知される。そして、さらにその右側は枝豆のない空間部分であり、発光部７から出た光が全く減衰しない状態で受光部６に受光され、コンベヤベルト５上の枝豆１００ａのない部分として検知される。

即ち、本発明における品質判定手段は、莢の皮だけの部分、正常な豆が詰まっている部分、枝豆のないコンベヤベルト５だけの部分について、受光した光量の差で閾値を設定してあり、これらを正確に判別できるようになっている。また、図１に示したように、受光部６、発光部７の直前位置には光電センサ９ａが配設されており、搬送されて来た枝豆１００の先端部と後端部を検出して品質判定手段に枝豆１００の長手方向の範囲を認識させながら、１つの枝豆１００の莢内に正常な豆がいくつ含まれているかをカウントさせるようになっている。

上述したように、ＣＣＤカメラで透過光を撮影する方式においては、薄く未成熟な豆と正常な豆との区別がつかなかったが、図２（Ｂ）に示すように、透過式ファイバーセンサを用いた枝豆選別機１においては、未成熟な豆を含んだ枝豆１００ｂであっても、薄い豆を透過することで莢の皮部分のみを透過するよりも光が減衰するものの検出可能であるため（矢印の太さは光量の多さを表す）、正常な豆ではないことを判別することができる。

そして、本実施の形態の枝豆選別機１においては、図１に示したように、その外観検出手段として、コンベヤベルト５を挟んで上下に対向配置された一対の色識別センサ８，８を用いており、搬送されている枝豆１００の上下両面の色彩を同時に検出する点も特徴となっている。この色識別センサ８としてはＲＧＢセンサが好適であるが、これを用いることでＣＣＤカメラを用いる場合と比べて大幅な低コスト化と装置のコンパクト化を達成することができる。尚、この色識別センサ８の上流側直前位置には、面光電センサ９ｂが配設されており、センシングのタイミングを検出するようになっている。

図３は、本実施の形態における第２の特徴部分を説明するために枝豆選別機１のコンベヤベルト５を部分的に拡大して示した平面図である。このコンベヤベルト５は、所定の間隔を有して水平方向に並列した一対のコンベヤチェーン５０，５０の間を渡すように所定太さの線材５１，５１，５１，・・・が搬送方向所定間隔で梯子状に連設されて搬送面を構成している点を特徴としている。

その線材５１は、線材本体５１ａの両端側に樹脂製で球状の係止部５１ｂ，５１ｂを有しており、コンベヤチェーン５０，５０の内側面に設けたフランジ状の接続部５０ａ，５０ａの嵌合穴に嵌合した状態で接続されている。この線材本体５１ａとしては、複数種類の線径のものを作成して試験を行った結果、通過する光への影響を最小限にする観点とコンベヤベルトとしての強度を確保する観点の調和点として、線径１．０ｍｍ前後の鋼線が最適であることが分かっている。

本実施の形態において、コンベヤベルト５に前述のような構成を採用したことにより、透明ベルトを用いる場合と比べて、センシングに対する影響が顕著に少ないものとなり、殊に、上述した色識別センサ８，８を用いた両面同時検査において、コンベヤベルトの搬送面が線材であることにより搬送面によるセンサ光源の乱反射を防ぐことがセンサの特性上、適していると考えられる。

また、色識別センサに８よる裏面側からの外観検出と透過型ファイバーセンサの内部検出の場合に共通して、図４（Ａ）に示すように斜線で表したセンサの視野範囲Ｘにおいて線材５１で死角となる範囲を最小限に抑えられることから、搬送面を通過する光に対する影響が小さくなるため、前述した未成熟な豆と正常な豆とを判別する場合のように微弱な透過光であっても、正確に検出しやすいものとなる。

尚、上述した線材５１，５１の間隔としては、図４（Ｂ）に示すように、選別対象の枝豆１００ａにおける莢内の豆の長手方向のピッチに適合させたものとすれば、線材５１，５１の間に枝豆１００ａの膨らんだ部分が収まりながら、膨らみと膨らみの間の凹部を線材５１が支えた状態になりやすいため、枝豆１００ａを安定して搬送しながら豆の部分に線材５１がかからない状態で受光しやすくなる。

また、本実施の形態においては、図５に示すように、線材５１両端側の係止部５１ｂ，５１ｂは、コンベヤチェーン５０，５０の接続部５０ａ，５０ａの嵌合穴５１０，５１０に対し着脱自在の状態で係止されており、所定の方向に所定レベル以上の力が加わった場合に、コンベヤチェーン５０側から脱抜するようになっている。そのため、線材５１，５１間に物が挟まった状態で搬送されて周囲に引っ掛かったような場合でも、図のように線材５１が脱抜して装置の破損を回避することができる。

図６は、枝豆選別機１に枝豆を整列した状態で供給する枝豆供給手段である整列供給機４を示している。この整列供給機４は、枝豆選別機１の搬送手段の上流側に付設されることで全体として整列機構付枝豆選別機を構成するものである。この整列供給機４は、断面Ｖ字の樋状で所定角度上向きとされた供給通路４１ａを有した供給部４１を備えており、振動発生手段である振動フィーダー４ａで発生した振動が支持台４０を介して供給通路４１ａが振動するようになっている。

その供給部４１は、供給通路４１ａに載った枝豆１００を振動により斜め上向きに搬送する機能を有しており、その上流側でホッパ等の下方に配置した断面Ｗ字状の受け部４０ａに載った２列の枝豆が搬送され、上下に重なった枝豆を含んだまま１列の供給通路４１ａに移動することにより、その斜め上向きの振動で重なった枝豆１００ｃ，１００ｄを長手方向に向きを揃えた１列の状態にしながらコンベヤベルト５側に供給するようになっている。

即ち、供給通路４１ａで上下に重なっている枝豆１００ｃ，１００ｄにおいては、その斜め上向きの振動により上の枝豆１００ｃが跳ね上げられながら傾斜角度で後方にずらされることになり、その間に下側の枝豆１００ｄが前進することで上下に重なった状態を解消する機能を発揮する。そのため、複数個の枝豆１００が長手方向に向きを揃えながら確実に１列の状態でコンベヤベルト５の搬送面上に供給されることから、上述した内部検出手段と外観検出手段の機能を確実に発揮されやすいものとしている。

尚、この供給部４１における供給通路４１ａの傾斜角度は、大きすぎると枝豆１００が先端まで到達しないか処理能力の低下に繋がることになり、小さすぎると上に載った枝豆１００を後方にずらす作用が弱くなって重なったまま送り出すことになってしまうため、その角度の設定は慎重に行う必要がある。

以上、述べたように、枝豆選別機について、本発明により低コストで精度高い選別を行えるようになった。

１ 枝豆選別機、２ 基台、３ａ，３ｂ 歯車、４ 整列供給機、５ コンベヤベルト、６ 受光部、７ 発光部、８ 色識別センサ、９ａ 光電センサ、９ｂ 面光電センサ、１１ 排除アーム、３０ モータ、４０ 支持台、４０ａ 受け部、４１ 供給部、４１ａ 供給通路、５０ コンベヤチェーン、５０ａ 接続部、５１ 線材、５１ａ 線材本体、５１ｂ 係止部、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ 枝豆

Claims (6)

1. 上下方向に光線透過性のあるコンベヤベルトが無端軌道で動作する搬送手段と、莢内部の豆の状態を検出する内部検出手段と、莢外面の色彩の状態を検出する外観検出手段と、前記両手段による検出データを基に枝豆の品質レベルを判定する品質判定手段と、該品質判定手段の指令により対象の枝豆を品質レベルに応じて分別する分別手段とを備えており、前記コンベヤベルトで搬送中の枝豆について前記豆の状態と前記外面の色彩の状態を検出しながら個々に品質レベルを判定して自動的に選別を行う枝豆選別機において、前記内部検出手段は、前記コンベヤベルトを挟んで上下に対向配設された発光部と受光部にファイバーケーブルを介してファイバーアンプが接続されており、前記発光部から出て枝豆を透過した光を前記受光部で受光してその光量を検出する透過型ファイバーセンサである、ことを特徴とする枝豆選別機。
2. 前記コンベヤベルトは、所定の間隔を有して水平方向に並列した一対のコンベヤチェーンの間を渡すように所定太さの線材が搬送方向所定間隔で梯子状に連設されて搬送面を構成している、ことを特徴とする請求項１に記載した枝豆選別機。
3. 前記線材の間隔は、選別対象の枝豆における莢内の豆のピッチに適合させたものである、ことを特徴とする請求項２に記載した枝豆選別機。
4. 前記線材の両端側は、前記コンベヤチェーンの接続部側に対し着脱自在の状態で係止されており、所定の方向に所定レベル以上の力が加わった場合に前記コンベヤチェーンから脱抜することで所定の搬送トラブル発生時における装置の破損を回避する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載した枝豆選別機。
5. 前記外観検出手段は、前記コンベヤベルトを挟んで上下に対向配置された一対の色識別センサであって、搬送されている枝豆の上下両面の色彩を同時に検出する、ことを特徴とする請求項２，３又は４に記載した枝豆選別機。
6. 断面Ｖ字の樋状で所定角度上向きとされた供給通路が振動発生手段で振動して枝豆を斜め上向きに搬送しながら上下に重なった枝豆を長手方向に向きを揃えた状態の１列にしてコンベヤベルト上に供給する整列供給手段が、前記搬送手段の上流側に付設されていることを特徴とする、請求項１，２，３，４又は５に記載した枝豆選別機。

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